29.03.2015
Mit dem beliebten Mischerbaustein SA612 (oder SA602, NE612, NE602), der aus einer Gilbertzelle besteht, lässt sich ein Modulator für DSB (Zweiseitenband-Modulation mit unterdrücktem Träger) oder AM (Amplituden-Modulation) aufbauen. Ob es sich um AM oder DSB handelt, hängt bei dieser Schaltung nur davon ab, wie stark der Träger unterdrückt wird.
Die Schaltung eignet sich als AM-Modulator gut, um zum Beispiel Musik auf einem AM-Radio hören zu können. Die Reichweite beträgt nur wenige cm und ist praktisch Null. Am besten verbindet man den Ausgang der Schaltung direkt mit dem Antenneneingang des Radios. Man beachte, dass der Betrieb von Sendern in den meisten Ländern genehmigungspflichtig ist.
Die verbesserte Schaltung des AM-DSB-Modulators. Die Bauteilewerte sind nicht besonders kritisch. Die Spannungsfestigkeit der Elkos sollte mindestens 10 Volt betragen. Der Transistor T1 kann ein beliebiger NPN-Silzium-Kleinleistungstransistor sein, der nach Möglichkeit rauscharm sein sollte. Der Kondensator C11 von etwa 820 pF ist neu und verbessert die Modulation bei 100% Modulationstiefe.
Die Schaltung: Die Niederfrequenz (NF) in Höhe von etwa 10 bis 50 mVs wird dem Transistor T1 zugeführt. Sie liegt am Kollektor und dem Emitter um 180° phasenverschoben – also gegenphasig – an. Diese beiden Spannungen werden den beiden Eingängen (Pin 1 und 2) des NE602 (SA602, SA612 und NE612 gehen ebenso) zugeführt. Mit dem Trimmer P1 lässt sich auf Wunsch der Träger auf ein Minimum unterdrücken um eine Zweiseitenband-Modulation mit unterdrücktem Träger zu erreichen.
Für eine AM-Modulation wird P1 etwas aus der Mitte verdreht, sodass am Ausgang (Pin 5 und 4) ein Träger festzustellen ist. Mit P2 stellt man den Modulationgrad ein. Zu hoher Pegel führt zu einer Übersteuerung.
Die Versuchschaltung ist in der bewährten Manhattan-Style-Technik aufgebaut.
Andere Perspektive. Die Schaltung ist recht „fliegend“ aufgebaut, nachdem die Schaltung einige Verbesserungen erfahren hatte.
Der Ausgangs-Übertrager Tr1 ist ein kleiner Ferritringkern mit jeweils etwa 10 Windungen pro Wicklung. Die Windungszahl ist nicht kritisch und hängt auch etwas von der Träger-Frequenz ab, die durch den Quarz Q1 bestimmt wird. In meinem Fall habe ich einen Quarz gewählt, der bei etwa 8,8 MHz liegt. Ein 10-MHz-Quarz war nicht geeignet, weil dann im Hintergrund ein Zeitzeichensender zu hören war. Auf den Ferritringkern kann zur Not verzichtet werden, wobei dann das Ausgangssignal unsymmetrisch über einen Koppelkondensator entweder am Pin 4 oder Pin 5 zur Verfügung steht. Der Übertrager sorgt übrigens für eine galvanische Trennung zwischen dem Radio und dieser Schaltung.
Ferritringkern als Übertrager: Wer keinen Ringkern gerade zur Hand hat, kann die HF auch über einen 100pF großen Koppelkondensator an Pin 4 oder Pin 5 auskoppeln. Mit oder ohne Ferritringkern kann eine zu niedrige Eingangsimpedanz der nachfolgenden Stufe Verzerrungen verursachen. Deshalb könnte ein Sourcefolger zum Beispiel Abhilfe leisten.
Spannungsversorgung: Sie sollte zwischen 5 und 7 Volt liegen und kann mit einem kleinen 78L06 stabilisiert werden. Damit die Modulation nicht mit Netzbrumm behaftet ist, sind über die Gleichrichterdioden unbedingt Entbrummkondensatoren von etwa 10 nF parallel zu schalten.
Anschluss der Betriebsspannung, des Oszilloskops und des Funktionsgenerators. Um eine Einstreuung von Brumm und anderen Störpegeln über die Zuleitung zum Funktionsgenerator zu unterdrücken, wurde parallel zum NF-Eingang ein 100-Ohm-Widerstand angebracht.
Schirmbilder:
Ein DSB-Signal mit unterdrücktem Träger.
AM-Signal mit einem aufmodulierten Sinus.
Linearitätstest bei AM mit einem Dreiecksignal.
AM mit einem Rechtecksignal.
Modulationstrapeze: Sie geben Auskunft über die Linearität der Modulation. Für die Anzeige des Modulationstrapezes ist das sinusförmige NF-Signal auf die X-Ablenkung (horizontal, waagrecht) an Stelle der Zeitablenkung zu leben. An ser Y-Achse (vertikal, senkrecht) liegt wie gehabt die modulierte HF an.
Modulationstrapez bei fast 100% Modulation. Die Kanten sind gerade. Die Modulation ist linear. An der rechten Ecke ist leider ein kleiner Fehler zu entdecken, der allerdings gehörmäßig nicht auffällt.
Bei Übermodulation ist der kleiner Fehler noch besser zu erkennen. Er ist wie gesagt nicht hörbar in einem AM-Empfänger.
Verbesserung: Durch Hinzuschalten eines 820pF-Kondensators zwischen Pin 1 und Pin 2 des NE602 konnte der kleine Fehler beseitigt werden, so dass auch eine Modulationstiefe von 100% sauber erscheint:
Verbesserte Modulation durch einen 820pF-Kondensator zwischen Pin 1 und Pin 2 des NE602 zur Unterdrückung von HF am Eingang der Gilbertzelle.
Hörprobe in einem Röhrenradio auf Kurzwelle. Der Modulatorausgang wurde direkt mit dem Antenneneingang des Radios verbunden. Der Restbrumm lässt sich beseitigen, wenn im Netzteil parallel zu sämtlichen Gleichrichterdioden Entbrumm-Kondensatoren von etwa 10nF geschaltet werden, was hier noch nicht der Fall war.
Test im Radio: Die Musikwiedergabe auf AM klingt schön sauber, sodass ich das Projekt weiterentwickeln werde, damit auch nach der Abschaltung der AM-Rundfunksender meine alten Radios noch etwas zu tun haben.
SA612: Der SA612 wurde von der Firma Signetics (heute Teil von ON Semiconductor) entwickelt und wurde erstmals in den 1970er Jahren auf den Markt gebracht. Es handelt sich um einen Doppel-Mischverstärker, der in verschiedenen Anwendungen wie Radios, Kommunikationsempfängern und anderen Hochfrequenzanwendungen eingesetzt wird.
Ein häufiger Anwendungsbereich des SA612 ist in der Empfängersektion von Kurzwellenradios oder Amateurfunkgeräten. Er wird oft als Mischer eingesetzt, um das eingehende Hochfrequenzsignal mit einem lokalen Oszillatorsignal zu mischen und so das gewünschte Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen, das dann weiterverarbeitet wird.
Die Entwicklung solcher integrierten Schaltungen, einschließlich des SA612, war entscheidend, um den Aufbau von Hochfrequenzschaltungen zu vereinfachen und die Leistung zu verbessern. Integrierte Mischverstärker wie der SA612 ermöglichen es, viele externe Bauteile zu ersetzen, was die Schaltungsgröße reduziert und die Zuverlässigkeit verbessert.
Es ist wichtig zu beachten, dass der SA612 nicht mehr der neueste Stand der Technik ist, und es gibt möglicherweise modernere Bausteine für ähnliche Anwendungen auf dem Markt. Dennoch hat der SA612 einen wichtigen Platz in der Geschichte der Halbleiterbausteine für Hochfrequenzanwendungen.